JPS63309177A - シリコ−ンゴム製の中空糸ガス分離膜モジユ−ルを用いる培養槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリコーンゴム製の中空糸を編織した布帛状体
にガス入口およびガス出口を設けてなる編織型シリコー
ンゴム製の中空糸ガス分離膜モジュールを酸素供給のた
めの要素として組込んだ好気性微生物および好気性細胞
の培養のための培養槽を提供するものである。

〔従来の技術〕

シリコーンゴム膜はガス透過性に優れ、またガスの選択
透過に％異性を有することは公知である。このシリコー
ンゴム膜は均質な非一孔質膜であって、分離材料として
知られている他の多孔質膜とは異なり穴はないがシリコ
ーンゴムとガスの化学的親和力の差でガスを分離しよう
とするものであって、ガスはシリコーンゴム中に溶解し
ゴム中を移動して通過する機構によってガスの分離を実
現するものであって、多孔質膜のように長時間の使用に
よる目詰まりや性能劣化が見られないガスの分離材料で
ある。

そしてこのシリコーンゴム膜をガス分Ｍ膜として実用に
供するためには大きなガス透過性が要求され、この要求
の実現の九めにシリコーンゴムを中空糸に成型すること
が行なわれている＠そして上記したようにシリコーンゴ
ム膜はガスの選択透過に特異性を有し、例えば＃ｌ素分
子を′ｉｉｉ索分子の約２ｆｌｔの速度で通過させるの
で、このシリコーンゴム膜を用いて空気中の酸素分子の
富化を行なうことが可能である。

本発明者はさきにシリコーンゴム製の中空糸を束ねてそ
の両端部を固着し、端部の片一方をガス入口、他の一方
をガス出口とし喪ガス分離モジュールと、このモジュー
ルを酸素供給のための要素として組込んだ微生物または
細胞の培養槽を発明して特許出願した（特許第１１８６
５９３号（％公昭５８−２０２６１号公報）。このモジ
エールを組込んだ培養槽にあっては空気を中空糸中に通
ずることによって酸素が富化された状態で培養液に供給
されると共に有害な空気中の微生物はシリコーンゴム膜
によって遮断され培養液は有害菌によるコンタミネーシ
ョンから完全に守られるという著しい効果がめった。そ
してこの効果は従来型のエアレーションを必要とする培
養槽には見られない特色となすものであったＯ 〔発明が解決しようとする問題点〕 この本発明者がさきに提案したシリコーンゴム製のガス
分離膜モジュール［６つては、シリコーンゴム製の中空
糸は両端で束ねられて固定されているだけであるので、
この中空糸の固定されていない中間部分は自由に動くこ
とができ、このモジュールをガス分離に用いる場合には
分離されたガス流の影響をうけてゆれ動くことがあシう
る。しかしてこのモジュールを酸素の富化と酸素の供給
のための要素として培養槽に組込んだ場合には、中空糸
の中間部分が固定されていないことに起因して培養液に
攪拌力を及ぼすことがらシ、攪拌力が働くことが好まし
くない微生物ｔｅは細胞の培養には必ずしも好結果を生
まない場合があった。

さらにｔ九上記したシリコーンゴム製のガス分離膜モジ
ュールの固有の間選点として、モジュール中には多数の
きわめて細い中空糸が束ねられており、中空糸の１本１
本はそれぞれ両端で固定されているだけであるので、不
測の力が中空糸の束のうちの１本Ｋかかればその力を他
の中空糸に分散させることができず、場合によっては力
がかかつ念中空糸の切断に至る事態も起り得たのである
。

さらにまた上記したシリコーンゴム製のガス分離膜モジ
ュールは能力増強に肖っての柔軟性にとぼしくモジュー
ル自体を複数個並列に使用することでしか能力増強に対
応することができなかった。

かかるシリコーンゴム製のガス分離膜モジニールである
シリコーンゴム製の中空糸を束ねてなるガス分離膜モジ
ュールを用いる培養槽の欠点はこの中空糸を編織して布
帛状体としたガス分離膜モジニールを使用すること罠よ
って解決しうろことを見出して本発明を完成させたので
ある。

〔発明の栴成〕

本発明は、シリコーンゴム製の中空糸を編蛾して得られ
る布帛状体の一辺において編織され念中空糸の一端を集
合通気孔に開口させ、この集合通気孔にはガス入口を設
け、そしてこの布帛状体の対向する他辺において編織さ
れた中空糸の他端を別の集合通気孔に開口させ、この集
合通気孔にガス出口を設けてなる縮絨型のシリコーンゴ
ム製中空糸ガス分離膜モジュールの１個または複数個が
酸素供給のための張索として組込まれた好気性微生物お
よび好気性細胞の培養のための培養槽に関するものであ
る。

この発明の培養槽で用いるｍ織製のシリコーンゴム製中
空糸ガス分離膜モジュールを構成する部材のシリコーン
製の中空糸を編織して得られる布帛状体とは、シリコー
ンゴム製中空糸を緯糸とし、通常の天然繊維ま九は合成
繊維製の糸を経糸とする平織の布帛状体またはしゅす織
の布帛状体、複数本のシリコーンゴム製の中空糸を撚り
または編んで結節を作ることによって作成しな網、およ
びシリコーンゴム製の中空糸を緯メリヤスまたは経メリ
ヤスに編成してなる布帛状体を含むものである。

この布帛状体調製のために用いるシリコーンゴム製の中
空糸は、高重合度のオルガノポリシロキサンに必要な充
てん剤および硬化剤を混和して中空糸状に押出し成型し
、加熱して加硫、硬化させて得られたものである。ここ
で用いる高重合度のオルガノポリシロキサンの主成分は
ジメチルポリシロキサンであるが、必要によってメチル
基の一部に代えて他の有機基例えばプロピル、ブチルな
どを導入すること、または無機基を導入することによっ
てガスの透過性を調節することができる。

このシリコーンゴム製の中空糸は、その口径が約ｃＬ０
５〜１ｆｉで、膜厚が約ａ０１〜０．２０ｍ１７）もの
が使用しりる。

上記のようにして編成してなるシリコーンゴム製の中空
糸の布帛状体にはその一辺において中空糸の一端が開口
する集合通気孔が設けられ、そしてこの集合通気孔はガ
ス入口に連結されるものとし、そして布帛状体の他の一
辺においても同様に中空糸の他の一端が開口する別の集
合通気孔が設けられ、この集合通気孔はガス出口に連結
されて本発明の培養槽に用いる中空糸ガス分離膜モジュ
ールが構成されるのである。この場合、布帛状体を複数
枚重ね合わせることも可能である。

本発明の培養槽釦用いる中空糸分離膜モジュールの別の
態様のものとしては、中空糸の布帛状体を円型に切断し
、中空糸の長手方向が向い合う辺にそって半円形の集合
通気孔を設けこれに中空糸の一端を開口せしめ、中空糸
の他端を同様に構成した半円形の集合通気孔に開口せし
め、そしてこの集合通気孔の各々は夫々ガス入口および
ガス出口に連結して構成したものが挙げられる。この場
合も上記と同様に布帛状体を複数枚重ね合わせることが
可能である。

本発明の培養槽に用りる中空糸ガス分離膜モジュールの
更に別の態様としては上記した中空糸の布帛の２枚また
はそれ以上を中空糸の長手方向を直交させて重ね合わせ
、隣接する二つの辺において中空糸の一端が開口する集
合通気孔が、また他の隣接する二つの辺において中空糸
の他の一端が開口する別の集合通気孔が設けられ、この
集合通気孔の各々は夫々ガス入口およびガス出口に連結
して構成し念ものが挙げられるＯ 更に本発明の培養槽に用いる中空糸ガス分離膜モジュー
ルの別の態様としては、中空糸の布帛を円筒形に一重に
または二重以上に巻き、円筒形の上下に集合通気孔を夫
々設け、これらにガス入口および出口を連結して構成し
念ものが挙げられる。

このように構成された中空糸ガス分離膜モジュールＬ本
発明に仰って好気性微生物および好気性細胞の培養のた
めの培％槽に組込まれる。

すなわち、上記のシリコーンゴム製の中空糸ガス分離膜
モジュールは攪拌器を備えているか備えていない培養槽
に組込まれ、この培養槽において好気性微生物または好
気性細胞の培養が行なわれる。この場合空気を空気人口
よシ送入するとシリコーンゴム膜は選択的に酸素を窒素
の約２倍の速度で通過させるので、培養槽中へは酸素濃
度が約３０−の空気を供給することができる。そしてこ
の酸素の供給は中空糸ガス分離膜を通して行なわれるの
で従来のガス吹込型の培養槽におけるのとは異なりきわ
めて温和な供給の仕方に々υ、ガス吹込みによる攪拌な
どによるせん断力が菌体或いは細胞に働くことがないの
で、このようなせん断力に弱い微生物または細胞の培養
に好適しているＱまた外来徽生物によるコンタミネーシ
ョンの危険は全くない。

更に本発明の培養槽に用いるシリコーンゴム製の中空糸
ガス分離膜モジュールには中空糸上にこの中空糸と経糸
との結節点又は中空糸と中空糸とのｍシにもとすく結節
点が布帛状体の全面にわたって存在しており、微生物又
は細胞はこの結節点に着生しやすく、しかも中空糸を通
じて酸素が供給されるので微生物又は細胞の付着培養が
きわめて効果的に行われる。

本発明の培養槽にあっては、培養槽の形状に応じてシリ
コーンゴム製の中空糸ガス分離膜モジュールを様々な形
状、および配置で使用することができる。中空糸ガス分
！膜の使用態様としては、平１ｍｍとして培養槽に設置
する単純なものから、筒形状としたり、積層型としたり
、スパイラル状として設置する態様が挙けられる。

すなわち、平膜型で形状が四辺形をなしたモジュールは
、水平置き又は垂直置きで６面体の種型の培養槽を構成
する念めに用いられる。このモジュールは１個だけ用い
ても良いが、能力向上のなめに複数個を互に適当な間隔
例えばモジュール間の距離が１Ｈ〜２ＯＮｘま念はそれ
以上になるようにして設置することができる。この場合
、培養液の攪拌、または補給のために培養槽に培養液の
入口と出口を設け、培養液を送給するようにしても良い
。ま九培養槽に設置する１個または複数個のモジュール
は枠体に固定することができ、枠体を培養槽から取ジ出
すことによってモジュールを培養槽から引き出しうる構
造とすることができる。

こり平膜型で形状が四辺形をなしたモジュールは１個ま
たは複数個をスパイラル状に巻き円筒形状の培養槽に設
置して用いることもできる。

この場合にも、モジュールは枠体に固定した構造のもの
とすることができる。

中空系の布帛状体を円型に裁断し、中空糸の一端を半円
形の集中通気孔に開口させてなる円型の平膜型モジュー
ルは、同モジュールと同径の円筒体にはさみ込んで使用
することができる。

この場合多数のモジュールを多数の円筒体ではさみ込ん
だ形は培養槽を構成することができ、培養液を筒状をな
した培養槽の一方から他方に流す仕方で培養する場合に
有利である。

また中空糸の布帛状体を円筒状のモジュールに構成した
ものを用いる培養槽では、普通円筒状の形状をなし、コ
ーナ一部分が出来ないようにすることが望ましい。この
円筒状のモジュールは１個または複数個で用いうるが、
多数のモジュールを併用するときは、モジュールの径を
外側から順次小さくなるようなモジュールの組み合わせ
で用いられる。この形の培養槽ではモジュールの中心の
空間部分に攪拌機、加熱器又は冷却器などの温度制御の
ための機器用のスィーパの確保が容易となる。

これらの培養槽のいずれの形式のものにあっても、ｊ＠
養槽には、ガス取出口、冷却器、加熱器、攪拌器、培養
液の供給と取出しのための入口および出口が備えうるも
のとし、またモジュール固定と取扱いの容易化のために
モジュールは枠体に取シつけうるものとする。

以下に本発明の培養槽に用いるシリコーンゴム製の中空
糸ガス分離膜モジュールの具体例ト、本発明の培養槽の
具体例とを図面によって説明する。

第１図は千Ｍ型のモジュールを示すもので１は中空糸は
緯糸とし普通糸を経糸とした平織ｐの中空糸の布帛状体
で６って中空糸の一端は集合通気孔２に開口し、中空糸
の他の一端は集合通気孔３に開口している。そして集合
通気孔２および３は夫々ガス人口４およびガス出口５に
連結されている・この形状のモジュールにおいて、モジ
ュールの一辺の有効長を１００ｍとし、中空糸数を３３
０本とし九ところ、膜面積１７６α２のモジュールが得
られな。

第２図は中空糸の布帛状体を２枚重ねにしてナルモジュ
ールを示す。このモジュールでハ布帛状体１は２枚が直
交して重ねられ、第１の布帛状体の中空糸の一端は集中
通気孔２に開口し、第２の布帛状体の中空糸の一端鉱集
中通気孔２′に開口しており、そして集中通気孔２と同
２′とは連通している。他方第１の布帛状体の中空糸の
他の一端は集中通気孔６に開口しまた第２の布帛状体の
中空糸の他の一端は集中通気孔３’に開口してお夛、そ
して集中通気孔３と集中通気孔３′とは連通している。

そしてこの集中通気孔２および６は夫々ガス人口４およ
びガス出口５に連結されている。この形状のモジュール
においてモジュールの一辺の有効長を１００ｍとし中空
糸数を合計６６０本としたところ、膜面積３５２ｐ２の
モジュールが得られた。

第６図は平織シの中空糸の布帛状体を円型に裁断し、中
空糸の一端を半円形の集中通気孔に開口させてなるパツ
キン型のモジュールを示す。

図中、１は布帛状体２および３は集中通気孔、４はガス
入口、および５はガス出口を示す。この形状のモジュー
ルにおいてモジュールの有効直径を９０閣とし、中空糸
数を３００本としたところ、膜面積１１ｃＬ６ｃＷＬ２
のモジュールがｆＩられた。

第４図は中空糸の布帛状体１を円筒形にして集中通気孔
２および３、並びにガス人口４、ガス出口５を設けてな
るモジュールを示す。この形状のモジュールにおいて中
空糸数を１６５０本とし、有効長を１５５ｗｘとし、モ
ジュール内径１６０簡、モジュール外径１７５ｕとした
ところ、膜面積１２００α２のモジュールが得うれた。

第５図は第４図のモジュールを設置してなる本発明の培
養槽の一例を示す。培養槽６には試料出入ロア、攪拌器
８が備えられている。

なお、第５図には攪拌器が備えられているがこのものは
培養する微生物または細胞によっては不要であるかまた
は有害である場合もあることから、攪拌器は常に必要と
するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の培養槽に用いる平膜型の中空糸ガス分
離膜モジュールを、第２図は本発明の培養槽に用いる中
空糸の布帛状体を２枚重ね圧して構成した中空糸ガス分
離膜モジュールを、第３図は本発明の培養槽に用いる布
帛状体を円型に裁断して構成したパツキン型の中空糸ガ
ス分離膜モジュールを、第４図は本発明の培養槽に用い
る中空糸の布帛状体を円筒型に構成した中空糸ガス分離
膜モジュールを、そして第５図は第４図の円筒型のモジ
ュールを組込んでなる本発明の培養槽の一例を示すもの
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　シリコーンゴム製の中空糸を編織して得られる布帛状
   体の一辺において、編織された中空糸の一端を集合通気
   孔に開口させ、この集合通気孔にはガス入口を設け、そ
   してこの布帛状体の対向する他辺において、編織された
   中空糸の他端を別の集合通気孔に開口させ、この集合通
   気孔にはガス出口を設けてなる編織されたシリコーンゴ
   ム製中空糸ガス分離膜モジュールの１個または複数個が
   酸素供給のための要素として組込まれた好気性微生物お
   よび好気性細胞の培養槽。